通信原理課程的研究型教學模式探索

梁彥　何雪云　張翠芳

摘 要：通信原理課程是高等院校通信、電子、信息類學科中重要的專業基礎課程之一。基于通信原理課程理論性強的特點，對通信原理課程的研究型教學模式進行了探索和研究。提出在教學中引入科技前沿知識、采用基于Matlab的軟件實驗輔助教學以及進行啟發式教學的三點思路，并應用于教學實踐。實踐表明，采用通信原理課程的研究型教學模式可以有效激發學生學習的主動性、改善教學效果，同時提高學生的創造性和分析、解決實際問題的能力。

關鍵詞：通信原理 研究型教學模式 Matlab 啟發式教學

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（a）-0128-02

Abstract：Communication principle is an important basic course for the majors in communication， electronics and information. According to the characteristic of the course of communication principle， the research- based teaching model of communication principle is investigated. The new idea is presented which introduces the advanced science and technology， the Matlab-based software experiment and the application of heuristic teaching into instruction of communication principle. The research- based teaching model stimulates the students initiative in study， improves the teaching effect， foster the students creative spirit and their ability to analyse and solve practical problems.

Key Words：Communication principle；The research- based teaching model；Matlab；Heuristic teaching

通信原理課程是高等院校通信、電子、信息類學科中重要的專業基礎課程之一，是通信工程等專業的標志性課程，是電子信息學科的主干課程。隨著信息社會的飛速發展，通信原理課程的重要性日益凸顯。通信原理課程作為現代通信系統的理論基礎，其教學質量直接決定著我國通信領域的人才培養質量，并間接影響我國通信產業在國際上的競爭力。通信原理課程對于本科學生創新能力的培養也起到重要作用。

通信原理課程以高等數學、概率論與數理統計、隨機過程、線性代數為數學基礎，涉及電路分析、信號與系統、隨機信號分析等專業基礎課的理論基礎。通信原理課程具有理論性強、綜合性強、包含較多理論分析和大量公式推導、直觀性差的特點，這給學生學習本門課程帶來了一定的難度。

目前通信原理課程的教學模式多以多媒體教學為主、黑板板書為輔。授課中以知識傳授為主，“教”與“學”的雙向活動過程較少。這種方式容易導致學生處于被動學習狀態，進而產生畏難情緒，使學習興趣下降。

為解決通信原理課程教學中存在的上述難題，我們針對通信原理課程進行了研究型教學模式的探索與研究。主要思路是，基于通信原理課程的特點，在課程教學中引入研究型教學模式，調動學生學習通信原理課程的積極性和主動性，引導學生自主學習，培養創新能力，實現理論與實際、基礎知識和前沿技術、課堂教學和課外互動、知識教育和素質培養相結合的新模式。

1 通信原理課程研究型教學模式的探索內容

19世紀初，德國學者洪堡提出了“教學與科研相統一”的觀點。之后，許多大學紛紛把科研引入教學，形成研究型教學模式。研究型教學模式是培養學生創新能力的重要手段，強調學生學會收集、分析、歸納、整理資料，學會處理信息，更加注重獲取知識的過程，關注學習內容的豐富性和研究方法的多樣性，強調學生對所學知識、技能的實際應用。

我們在通信原理課程的教學過程中，也進行了研究型教學模式的探索。我們以教師的研究型教學和學生的研究型學習相結合為平臺，注重在教學過程中融合學科知識與研究方法，培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，注重學生參與學習的過程和對所學知識的應用與實踐。具體進行了以下幾個方面的探索與實踐。

1.1 將科技前沿知識引入教學

隨著通信技術日新月異的發展，通信原理教材上的內容略顯陳舊。在通信原理課程的教學過程中，如果僅講授教材上的現有內容，將難以滿足信息類專業本科生知識結構的需求。為將通信原理課程與通信技術的最新發展相聯系，我們在進行通信原理課程教學的同時，始終密切關注通信領域的最新研究內容和前沿技術，并及時將一些新理論、新技術、新成果乃至學科最新發展熱點引入通信原理的教學中。

一方面，在課堂教學中將教材上的內容與相關的最新研究成果相結合，引導學生對一些優秀的科研論文進行擴展閱讀，了解科技前沿動態和產業界現狀，并啟發學生主動思考與討論。這樣既增強了學生對課程學習的興趣，又讓學生了解了最新的學科知識和發展動態，豐富了其學習后續課程所需的專業知識，也為學生的未來工作進行了知識儲備。

另一方面，組織學生積極參與通信領域的學術活動。針對目前高校中學術活動多樣化的特點，由教師選取內容基礎性較強、易于學生理解的學術報告，推薦學生參加。同時組織學生參與在本校舉辦的國際學術會議等項學術交流活動。這大大激發了學生的學習興趣，為他們今后從事科研工作打開了一扇可行的大門。

同時，引領部分優秀學生進入教師的課題組，接觸教師的科研項目，通過參與科研活動進一步加深對通信知識的理解和領悟。鼓勵本科生與研究生進行交流、討論，從中了解從事科學研究所應具備的基本素質與能力。這不僅能彌補教材內容相對陳舊的不足，也有利于為高校培養優質研究生和科研后備力量。

1.2 采用基于Matlab仿真的軟件實驗輔助教學

包括南京郵電大學在內的一批國內高等院校為通信原理課程配備了硬件實驗環節，為學生進行硬件實驗、提高動手能力提供了有效的平臺。但目前在通信原理課程中開設計算機仿真環節、進行軟件實驗的高校為數不多，通信原理課程在軟件實驗方面仍有較大的發展空間。

隨著通信技術的迅猛發展，通信系統的功能越來越強大，結構也越來越復雜。與此同時，通信系統技術研究和產品開發的周期則越來越短。這得益于強大的計算機輔助分析設計技術和仿真工具的出現。計算機仿真技術是分析、研究復雜系統的重要工具。

在通信原理課程的理論及實驗教學中，設立基于計算機仿真的軟件實驗環節不但可以更好地向學生闡釋通信的基本原理，而且仿真圖像的引入加深了學生的感性認識和理性理解。軟件仿真實驗能增強學生的編程能力和系統級設計能力，拓展學生的思路，有利于提高學生的創新能力和計算機水平，也將為學生日后的學習和工作奠定良好的基礎。同時，軟件實驗無需復雜的硬件平臺支持，只需采用普通計算機即可實現，便于開展和進一步推廣。

在仿真軟件的選擇方面，我們充分考慮到Matlab作為一套功能強大的系統仿真軟件，具有操作性強、易于上手、開放性強等優點。與此同時，我們借鑒了國外的一些優秀通信原理教材使用Matlab仿真軟件輔助教學的寶貴經驗。在此基礎上，我們把 Matlab軟件引入通信原理教學，開設基于 Matlab的軟件實驗，對教學起到了良好的輔助作用。

在軟件實驗的設計方面，我們通過 Matlab仿真將通信原理的驗證性實驗與設計性實驗相結合。Matlab的 Simulink開放平臺適合應用于通信系統的工作原理分析，它有助于學生避開繁復的計算和編程細節、專注于通信系統的系統級仿真。通過 simulink開放平臺進行系統驗證性實驗，有利于學生通過實踐建立起對通信原理的系統性認知。

同時，Matlab軟件具有數值分析、矩陣運算、圖形處理等諸多功能，其內部的通信、射頻、濾波、信號處理和小波分析等工具箱提供了各種函數庫、模塊庫可以直接調用。學生可以利用Matlab中的現有程序、各種函數庫、模塊庫，加上部分自主編程和設計，進行通信原理課程的設計性實驗。引導學生在設計性實驗環節進行自主選題、自主設計，并鼓勵學生積極參加學校及國家舉辦的各項大學生創新活動。這有效加深了學生對授課內容的理解，激發其學習通信原理課程的熱情和積極性，既鞏固了所學的理論知識，又提高了設計能力與創新能力。

1.3 通過啟發式教學增強師生互動

我們針對通信原理課程教學中師生互動性不足的現狀進行教學改革，實施啟發式教學，增強師生互動，充分發揮學生作為學習主體的能動性。

首先，在教學思路上，重視對方法的分析與講解。力圖使學生領會分析、解決問題的方法，并在后續教學進程中帶領學生運用所學方法解決實際問題。圍繞知識點在相關工程問題中的實際應用，引導學生從理論聯系到實際，增強學生對通信理論和專業知識的學習興趣。

其次，在教學過程中，注重整體性、系統性。在每堂課的開始階段通過提問方式引導學生回顧前一堂課程的內容。在各章節內容出現較強關聯性時啟發學生進行聯系和比較、引申，在每章授課內容結束時引導學生梳理本章內容，畫出內容主線與脈絡圖。在授課內容涉及到先修課程的基礎知識時，要求學生提前復習先修課程內容，并在課堂上請學生進行概括性講解。促進學生在學習過程中將單一的課程知識轉變為靈活多樣的學科知識，提高其自學能力。

再次，在提問環節中，多提開放性問題，鼓勵學生發言、提問和課堂討論。組織學生就某些與實踐關聯性較強的主題進行分組討論，自主搜集材料、撰寫整理PPT并上臺匯報，從而促使學生主動思考、積極討論，充分參與到教學中，改變學生被動的學習狀態。由此激發學生的創造性，達到培養創新能力和提高教學效果的目的。

最后，在課余時間引導學生品讀經典文獻，了解通信發展史上的重要人物和里程碑式事件，引導學生加強對課程內容的理解和感悟，啟發學生對通信原理課程的學習興趣，同時提高其自學能力。

2 結語

對通信原理課程研究型教學模式的探索是一個長期的過程，應該蘊含在課程教學的整個進程中。從我們目前取得的初步成果來看，通信原理課程的研究型教學模式使得學生學習通信原理課程的興趣有所提高，有利于培養學生的創造性，提高學生分析、解決問題的能力。這種研究型教學模式同樣可以應用于其他學科的專業基礎課程建設，具有一定的實際應用價值和推廣價值。

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